6 lutego 1952 po śmierci króla Jerzego VI i objęciu tronu przez Elżbietę II został bezpośrednim następcą tronu, a także otrzymał tytuły: księcia Kornwalii, księcia Rothesay, hrabiego Carrick, , i Wielkiego Stewarda Szkocji. 2 czerwca 1953 uczestniczył w koronacji Elżbiety II w Opactwie Westminsterskim.
26 lipca 1958, zgodnie z dekretem królowej, uzyskał tytuły księcia Walii i hrabiego Chester. 1 lipca 1969 w zamku w Caernarfon uroczyście przyjął księstwo Walii, ale wydarzenie zostało zakłócone przez chuliganów. Królowa już w sierpniu 1968 zgłosiła do Scotland Yardu konieczność zwiększenia ochrony Karola w związku z poczynaniami walijskich ekstremistów.
W lutym 1970 został formalnie wprowadzony do Izby Lordów. W maju 1977 został przyjęty do Royal Society of Edinburgh jako najmłodsza osoba w historii tej organizacji.
Służba wojskowa 8 marca 1971 rozpoczął czteromiesięczne szkolenie na pilota odrzutowca w bazie Królewskich Sił Powietrznych (Royal Air Force) w hrabstwie Lincolnshire. Początkowo latał samolotem szkolno-treningowym . Ukończył pełnowymiarowe szkolenie odrzutowcowe w randze porucznika lotnictwa, a jego instruktorem był , sir . 31 marca zasiadł za sterami treningowego odrzutowca .